微生物固定化用多孔陶瓷材料的研制及其性能测试

发表日期:2006-02-22 浏览人数: 作者:朱华清 来源:网络收集  评论

  固定化微生物技术是用化学或物理的方法将游离细胞定位于材料的限定空间中,并使其保持生物活性且可反复利用的生物技术。应用在水处理和生物生产领域,它具有生物浓度易控制、耐毒害能力强、菌种流失少、产物易分离、运行设备小型化等特点,近年来已成为各国学者研究的热点。

  但是,由于固定化材料性能的诸多不足,固定化微生物技术的工程应用受到很大的限制,因此,研制优质的固定化材料势在必行。

  用于微生物固定化的材料应具备以下性质[1]:

  1.较大的比表面积,通常不低于100㎡/m3

  2.不明显降低微生物细胞的活性。

  3.孔径分布范围窄。

  4.环境稳定性强。

  5.具有足够的机械强度、密度小。

  另外,作为环保材料,它还应该具备可再生、不产生二次污染等性质。

  据分析,微米级多孔陶瓷(孔径为30~40um[2])是最佳材料,但制备这种材料有较大的难度,因为孔隙率与孔径、强度等因素相互影响,需要进行试验以确定因素间的影响关系、配料间的最佳比例、最佳烧成条件等。

  经多次试验得知:

  1.利用石英砂为骨料,调节粒径大小,配以定量的长石(作粘接剂)和煤粉(作造孔剂),可以制备显气孔率在40~55%、平均孔径为10~50um、具有较高强度、适合固定化微生物用的多孔陶瓷。

  2.多孔陶瓷的显气孔率及抗压强度主要受骨料粒径、造孔剂加入量及烧成温度的影响。

  3.通过调节骨料粒径可将多孔陶瓷的孔径控制在10~50um。

  为了测试该材料的固定化及其水处理效果,我们将酵母菌固定在该材料上,并对该材料进行模拟淀粉废水的发酵试验,通过测游离菌体数以确定材料的固定化能力,测CODCr以确定其水处理效果。

  1.数据显示,对于同一菌种,2号多孔陶瓷固定化酵母(造孔剂加入量较1号更多)处理过的模拟淀粉废水中游离菌体最少,表明固定化效果最好;另外,固定化III5号菌种(驯化时间更长)的游离菌体最少,说明菌种对固定化效果也有较大影响。

  2.通过试验我们还发现游离酵母的处理能力反不如固定化酵母,原因有二:一是固定化酵母耐毒害(乙醇)能力增强,二是振荡器故障致使游离酵母团结沉淀影响处理,但这也从侧面说明固定化微生物更能适应环境的变化。

  [1].罗贵民主编.《酶工程》.化学工业出版社.2002

  [2].欧阳琨等.多孔陶瓷载体固定化酵母的研究.西北轻工业学院学报.1992.9.

[责任编辑:net_studio]

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